56 thema Schadeonderzoek met forensic engineering 1 Gestructureerd onderzoek naar lekkages in ondergrondse constructies Omdat scheurvorming in betonnen ondergrondse constructies kan resulteren in ongewenste lekkages, krijgt het beheersen of voorkomen ervan in de ontwerpfase veel aandacht. Desondanks zijn lang niet alle ondergrondse constructies waterdicht. Soms is een relatief eenvoudige injectie voldoende om lekkage te verhelpen. Er zijn echter ook situaties waarin dit minder eenvoudig is. Daar zal eerst moeten worden onderzocht wat de oorzaak is van de lekkage. thema Schadeonderzoek met forensic engineering 1 2016 57 1A. Analyse constructie 1B. Analyse lekkage 2. Mogelijke oorzaken en bijbehorende scenario's 4. Meest waarschijnlijke oorzaak 6. Eindconclusie 3. Vericatie en falsicatie 5. Vericatie meest waarschijnlijke oorzaak Waarom schadeonderzoek De praktijk leert ons dat er weinig ondergrondse constructies zijn die geen enkele vorm van lekkage kennen. Dat kan zowel optreden tijdens de uitvoeringsperiode als tijdens het gebruik van de constructie. Voor de meeste lekkages geldt dat deze een negatief effect hebben op de bruikbaarheid en/of de duurzaamheid van de constructie en dat ze daarom moeten worden verholpen. Maar al te vaak wordt voor het oplossen van lekkage direct een herstelmaatregel geselecteerd en uitgevoerd, zonder een gedegen onderzoek te doen naar de oorzaak van de lekkage. Dit geeft niet zelden een teleurstellend resultaat, omdat achteraf de gekozen aanpak niet de juiste blijkt te zijn. Om gefundeerd een herstelmethode te kunnen selecteren, is het van groot belang een gedegen 'schadeonderzoek' uit te voeren. Een dergelijk onderzoek zal niet alleen moeten uitwijzen wat de oorzaak is van de lekkage, maar moet ook inzicht geven in het toekomstig gedrag van de constructie. Voor de situaties waar de lekkages een grote (financiële) impact hebben én voor de situaties waarbij de oorzaak niet eenvoudig is op te sporen, wordt geadviseerd de methodiek van forensic engi- neering te hanteren. Deze methodiek geeft de grootste kans op het achterhalen van de daadwerkelijke oorzaak van de lekkage. Forensic engineering versus schadeonderzoek Forensic engineering vereist een ander denkproces dan norma - liter wordt aangehouden bij schadeonderzoek. Om dit verschil in het denkproces duidelijk te maken, wordt een voorbeeld gegeven van de aanpak van een onderzoek naar de oorzaak van lekkage via scheurvorming in beton. Bij het ontwerpen en vervaardigen van een betonconstructie zijn diverse partijen betrokken, die elk vanuit hun eigen kennisgebied maatregelen treffen om scheurvorming te voorkomen. Indien toch scheurvorming ontstaat, dan gaat degene die regu- lier schadeonderzoek uitvoert veelal in gedachten de bij hem, vanuit zijn eigen vakgebied, bekende mechanismen langs om te kijken welk mechanisme de optredende scheurvorming kan veroorzaken. Daaruit wordt dan de voor hem meest waar - schijnlijke oorzaak geselecteerd. Het grote gevaar van deze methodiek is dat oorzaken die buiten zijn gezichtsveld liggen buiten beschouwing blijven en dat daardoor niet de juiste conclusie wordt getrokken. Bij forensic engineering wordt het onderzoek uitgevoerd in een andere richting. De lekkage en de scheurvorming worden als uitgangspunt genomen en als eerste wordt zo veel mogelijk informatie verzameld over de lekkage, over het verloop van de scheuren en over de positionering van de scheuren. De scheur - vorming en de lekkage zelf vertellen namelijk veel meer over de oorzaak dan in eerste instantie voor mogelijk wordt gehouden. Vervolgens wordt nagegaan welke vervormingen in en/of belas- tingen op de constructie de waargenomen scheurvorming en lekkage kunnen verklaren. Tot slot wordt nagegaan welke mechanismen hebben kunnen resulteren in die vervormingen en/of belastingen. Stroomschema Forensic engineering wordt uitgevoerd via het stroomschema dat is weergegeven in figuur 2. De belangrijkste stappen uit dit stroomschema zijn: ? Fase 1A: Het gedrag van de constructie wordt geanalyseerd, in ieder geval van het gedeelte waar de lekkage plaatsvindt, maar soms ook van de gehele constructie. ? Fase 1B: Er wordt zo veel mogelijk informatie over de lekkage verzameld en die informatie wordt in detail geanalyseerd. ? Fase 1A en 1B worden parallel en interactief uitgevoerd, enerzijds om te zorgen dat de noodzakelijke informatie beschikbaar komt en anderzijds om te voorkomen dat onnodig veel informatie wordt verzameld. ? Fase 2: Op basis van de in fase 1 verkregen informatie wordt een overzicht opgesteld van mogelijke oorzaken van de lekkage, met per oorzaak een onderliggend scenario. ? Fase 3 en 4: Via verificatie en falsificatie van de scenario's wordt het meest waarschijnlijke scenario en dus de meest waarschijnlijke oorzaak van de lekkage geselecteerd. Dit kunnen meerdere scenario's zijn. ? Fase 5: Van de meest waarschijnlijke oorzaak van de lekkage wordt via een aanvullende analyse en/of aanvullend onder - zoek nagegaan of dit de daadwerkelijke oorzaak kan zijn. ir. Huibert Borsje, Quirijn van Zon TNO 1 Lekkage in een parkeerkelder 2 Stroomschema forensic engineering 2 Schadeonderzoek met forensic engineering 1 2016 58 3 Lekkage kan ook mooie beelden opleveren 4 Lekkage in een tunnelwand Bouw Op basis van een analyse van het bouwproces wordt informatie verkregen over de bouwvolgorde. De bouwvolgorde kan namelijk mede bepalend zijn voor de mate waarin de constructieonder - delen elkaars gedrag beïnvloeden. Het kan ook van belang zijn de uitvoeringsomstandigheden te analyseren, met name de klimatologische omstandigheden tijdens de uitvoering. Een betonnen onderdeel dat bijvoorbeeld in hartje zomer is gestort, zal in de winter een grotere temperatuurverkorting geven dan een onderdeel dat in een koude periode is gestort. Belastingen Niet alleen tijdens het gebruik van een constructie, maar zeker ook in de bouwperiode, zijn alle constructieonderdelen onder - hevig aan belastingen, vervormingen door wisselende tempera- turen en vervormingen door uitdrogen en nat worden. Per constructieonderdeel moet worden nagegaan welke belastingen en vervormingen hebben plaatsgevonden en op welke wijze die belastingen zijn opgenomen en/of afgevoerd. Met nadruk wordt erop gewezen dat het in dit stadium van het onderzoek niet van belang is hoe groot de belastingen en vervormingen zijn geweest. Het is alleen van belang na te gaan welke onvol- komenheden zouden kunnen ontstaan als de betreffende constructieonderdelen niet in staat zijn die belastingen en vervormingen schadevrij op te kunnen nemen. Verkrijgen van informatie Het verzamelen van informatie over de constructie gebeurt hoofdzakelijk via een dossierstudie, maar moet ook altijd gepaard gaan met een veldonderzoek. Bij het veldonderzoek krijgt men pas echt inzicht in de constructie en moet worden gecontroleerd of de werkelijke situatie overeenkomt met hetgeen in het dossier is opgenomen. ? Fase 6: De eindconclusie van het onderzoek kan pas worden getrokken als fase 5 heeft uitgewezen dat de geselecteerde oorzaak daadwerkelijk de oorzaak is van de lekkage. Een aantal fasen uit het stroomdiagram wordt in het navolgende nader toegelicht. Gedrag van de constructie (fase 1A) Zeker bij lekkages is het noodzakelijk een goed inzicht te hebben in het gedrag van de constructie. Dat is niet alleen het constructief gedrag van de constructie, maar zeker ook het gedrag van de constructie bij wisselende temperaturen en bij variaties in vochtgehalte. Om dit gedrag op een goede manier te kunnen doorgronden, moet men de constructie 'van wieg tot graf ' analyseren. Deze analyse moet gericht zijn op drie hoofdaspecten: ? opbouw van de constructie; ? bouw van de constructie; ? optredende belastingen en omgevingscondities. Opbouw Voor een goede analyse van de constructie is het nodig te weten uit welke verschillende onderdelen de constructie is samengesteld. Per onderdeel kan dan worden nagegaan uit welk materiaal het is vervaardigd en op welke wijze het onder - deel is verbonden met de overige onderdelen in de constructie. De wijze waarop de onderdelen onderling zijn verbonden, kan worden achterhaald aan de hand van (detail)tekeningen. Echter, de praktijk leert dat de uitvoering niet altijd overeen- komstig de ontwerptekeningen geschiedt en daarom moeten de, voor het onderzoek van belang zijnde, verbindingen ? indien mogelijk ? in het werk worden gecontroleerd. 3 4 thema Schadeonderzoek met forensic engineering 1 2016 59 5 Lekkage in een leidingentunnel 6 Lekkage in een parkeergarage Daarbij moet men zich realiseren dat het moment van waar- nemen niet altijd overeenkomt met het moment van ontstaan. Veelal kan deze informatie worden verkregen via interviews met betrokkenen. Bronnen De meest voorkomende waterbronnen zijn grondwater en hemelwater. Vaak is wel duidelijk wat in de betreffende situatie de herkomst is van het water. Maar er zijn zeker ook situaties waar dat niet zo duidelijk is en waar beide bronnen in het onderzoek moeten worden betrokken. Van de mogelijke waterbronnen moet zo veel mogelijk informatie worden verzameld. Voor grondwater betreft dit bijvoorbeeld informatie over het verloop van het grondwaterniveau in de tijd en voor het hemelwater betreft dit informatie over de hoeveelheid neerslag in de tijd en de route die het hemelwater volgt bij de afvoer. Verkrijgen van informatie Het verzamelen van informatie over de lekkage gebeurt hoofd- zakelijk via een zeer grondig veldonderzoek. Daarnaast moet ook het dossier worden beoordeeld, met name ten aanzien van historische informatie over de lekkage. Verificatie en falsificatie (fase 3) Op basis van een gestructureerde analyse van het gedrag van de constructie in de tijd én van de lekkage zelf, moet een overzicht worden opgesteld van mogelijke oorzaken van de lekkage. Per mogelijke oorzaak moet dan een scenario worden opgesteld van wat er moet zijn gebeurd tot aan de lekkage en hoe die lekkage zich dan vervolgens moet hebben ontwikkeld. Die scena- rio's moeten vervolgens stuk voor stuk worden geanalyseerd, via Tot slot geldt dat bij het verzamelen van informatie over de constructie, continu moet worden geëvalueerd of de verkregen informatie relevant is en of voldoende informatie beschikbaar is. Het verzamelen van te veel informatie resulteert in onnodige kosten voor het analyseren van de verkregen informatie en kan resulteren in een situatie waarbij men door de bomen het bos niet meer ziet. Te weinig informatie daarentegen kan resulteren in een onjuiste conclusie. Analyse van de lekkage (fase 1B) Ten aanzien van de lekkage moet zo veel mogelijk informatie worden verkregen. Hierbij zijn de volgende hoofdaspecten te bedenken die aandacht moeten krijgen: ? plaats waar de lekkage zichtbaar wordt; ? verloop van de lekkage door de constructie; ? verloop van de lekkage in de tijd; ? waterbron. Plaats en verloop Het onderzoeken van een lekkage via scheurvorming begint met het goed in kaart brengen van de locaties en plaatsen waar dit optreedt. Water kan soms een lange weg door de constructie afleggen alvorens het uittreedt. Tijdens het onderzoek moet worden nagegaan of kan worden achterhaald hoe de lekweg door de constructie verloopt. Daarvoor kan het ook van belang zijn te inventariseren waar de lekkage wel en waar die niet optreedt. Verloop in de tijd Voor het achterhalen van de oorzaak van de lekkage is het belangrijk informatie te hebben over het verloop van de lekkage in de tijd. Dit betreft in ieder geval informatie over het moment waarop de lekkage voor het eerst is waargenomen. 5 6 Schadeonderzoek met forensic engineering 1 2016 60 7 Ondanks injectie nog steeds lekkage 8 Stalactietvorming door lekkage 9 Intensieve scheurvorming met lekkage verificatie en falsificatie. Verificatie betekent dat de waarne- mingen een scenario bevestigen en falsificatie betekent dat de waarnemingen een scenario tegenspreken. Van nature is de mens geneigd (te) snel te kiezen voor één scenario en vervolgens actief te zoeken naar waarnemingen die dat scenario bevestigen. Waarnemingen die het scenario dan tegenspreken, worden vervolgens ofwel als 'niet relevant' opzij geschoven ofwel gebagatelliseerd. Dit is de bekende tunnelvisie die altijd op de loer ligt en, met alle goede intenties ten spijt, regelmatig in schadeonderzoeken sluipt. In het scenariodenken [1] zit een belangrijk deel van de kracht van forensic engineering. Het opstellen en analyseren van meerdere scenario's verkleint namelijk de kans op tunnelvisie. Verder geldt dat de waarschijnlijkheid van een scenario pas op waarde kan worden geschat als die wordt afgezet tegen andere scenario's. Uit een dergelijke vergelijking zal moeten blijken of een scenario net iets meer waarschijnlijk is dan een ander scenario, of dat die sterk afsteekt ten opzichte van de ander. In het onderzoek worden hiermee dus ook de uitsluiting van de onwaarschijnlijke scenario's onderbouwd. Verificatie meest waarschijnlijke oorzaak (fase 5) De laatste stap van het onderzoek wordt vaak onterecht achter - wege gelaten. In deze stap wordt via een aanvullende analyse en/of aanvullend onderzoek nagegaan of de meest waarschijnlijke oorzaak, met het bijbehorende scenario, daadwerkelijk de oorzaak is. Bij lekkages bestaat een dergelijk onderzoek vaak uit (semi-)destructief onderzoek naar de lekweg. Het voordeel van het pas uitvoeren van een dergelijk nader onderzoek aan het 'eind' van het onderzoekstraject is, dat er op deze wijze heel gericht onderzoek wordt uitgevoerd. Daarmee wordt voorkomen dat in een vroeg stadium relatief veel, maar niet-effectief onderzoek wordt uitgevoerd. Tot slot Het volgen van de methodiek van forensic engineering bij schade- onderzoek lijkt op het eerste gezicht omslachtig en uitgebreid. De kracht van deze methodiek zit echter in het heel gericht, op een gestructureerde wijze, verzamelen en analyseren van infor - matie. Enerzijds wordt hiermee voorkomen dat onnodig veel onderzoek wordt uitgevoerd en anderzijds wordt de kans op tunnelvisie, met een onjuiste conclusie, sterk verkleind. ? ? LITERATUUR 1 Koppen, P., van, Overtuigend bewijs ? Indammen van rechterlijke dwalingen. Nieuw Amsterdam, januari 2011. 7 8 9 thema Schadeonderzoek met forensic engineering 1 2016